Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych

Oczyszczanie Ścieków

„Grawitacyjne zagęszczane osadów ściekowych”

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z procesem zagęszczania grawitacyjnego oraz określenie parametrów zagęszczacza grawitacyjnego o działaniu ciągłym

1. Przebieg ćwiczenia:

   1. Cylindry o objętości 1 dm³ i wysokości 36cm napełniono osadem o stężeniach x₁, x₂,…,x₆ wlewając do kolejnych cylindrów 1000, 800, 600, 400, 300, 200 cm³ osadu i uzupełniając je wodą wodociągową do litra,

   2. Cylindry wymieszano i poddano półtoragodzinnej obserwacji. W określonych przedziałach czasu mierzono wysokość położenia granicy faz ciecz sklarowana-osad. Na podstawie zgromadzonych wyników sporządzono wykres zależności wysokości warstwy osadu od czasu sedymentacji.

Wykr. 1. Wykres zależności wysokości warstwy osadu od czasu sedymentacji.

1. Obliczenia:

   1. Prędkość opadania zawiesin w strefie B dla różnych stężeń osadu:

gdzie:

-wysokość osadu w strefie B,

- czas sedymentacji osadu w strefie B.

Przykład obliczeń dla cylindra 1:

h_B1 =1,8cm=0,018m

1. Określenie stężenia zawiesin:

Masa zawartości krystalizatora z wysuszonymi ściekami nieprzesączonymi to sucha pozostałość. Masa po przesączeniu to zawartość substancji rozpuszczonych. Różnica tych wartości daje nam zawartość zawiesin w ściekach surowych.

• Określenie suchej pozostałości:

$$X_{1} = \frac{(b - a) \bullet 1000}{V}$$

gdzie:

b – masa krystalizatora z osadem, mg

a – masa pustego krystalizatora, mg

V – objętość odparowanej próby wody ścieków, cm³

• Określenie substancji rozpuszczonej:

$$X_{2} = \frac{(b - a) \bullet 1000}{V}$$

gdzie:

b – masa krystalizatora z osadem, mg

a – masa pustego krystalizatora, mg

V – objętość odparowanego przesączu, cm³

• Zawartość zawiesin

X₃ = X₁ − X₂

gdzie:

X₁ – sucha pozostałość, mg/dm³

X₂ – substancje rozpuszczone, mg/dm³

Przykład obliczeń dla cylindra 1:

$$X_{1} = \frac{(81,3312 - 79,0442) \bullet 1000}{50} = 45,74\frac{\text{mg\ sm}}{\text{cm}^{3}} = 45,74\frac{\text{kg\ sm}}{m^{3}}$$

$$X_{2} = \frac{\left( 65,6511 - 65,6298 \right) \bullet 1000}{50} = 0,43\frac{\text{mg\ sm}}{\text{cm}^{3}} = 0,43\frac{\text{kg\ sm}}{m^{3}}\ $$

$$X_{3} = 45,74\frac{\text{kg\ sm}}{m^{3}} - 0,43\frac{\text{kg\ sm}}{m^{3}} = 45,31\frac{\text{kg\ sm}}{m^{3}}$$

1. Strumień osadu sedymentującego:

gdzie:

-prędkość opadania zawiesin w strefie B,

- stężenie zawiesin ogólnych

Przykład obliczeń dla cylindra 1:

Tab.2.Zestawienie prędkości opadania zawiesin:

Cylinder	Wysokość cylindra	Wysokość odczytana	Wysokość warstwy osadu	Czas sedymentacji	Prędkość	Zawiesiny ogólne	Strumień osadu sedymentującego
	cm	cm	cm	min	m/h	kg sm/m^3	kg sm/m^2*h
1	36,0	1,8	34,2	40	0,027	45,31	1,223
2	36,0	2,1	33,9	35	0,036	36,14	1,301
3	36,0	1,4	34,6	9	0,093	25,63	2,392
4	36,0	4,3	31,7	3	0,860	19,50	16,773
5	36,0	6,5	29,5	2	1,950	13,77	26,851
6	36,0	31,4	4,6	4	4,710	4,36	20,554

Wykr. 2. Wyznaczenie granicznego strumienia cząstek dla zagęszczania ciągłego.

Z wykresu odczytano następujące dane :

• punkt przecięcia się stycznej z osią Y – G_L= 24,5 kg sm/h⋅m²

• punkt przecięcia się stycznej z osią X – X_u = 28,5 kg sm/m³

  4. Wymagana powierzchnia zagęszczacza:

$$G_{L} = V_{1} \bullet X_{1} = (\frac{Q_{1}}{F) \bullet X_{1} \rightarrow}F = \frac{Q_{1} \bullet X_{1}}{G_{L}}\ $$

Przyjęto Q₁=1000 m³/d, stąd:

$$G_{L} = \frac{28,5 \bullet 41,67}{24,5} = \ 48,47\ m^{2}$$

4. Wnioski:

• Stężenie osadu ma wpływ na prędkość jego sedymentacji. Im wyższe jego stężenie tym prędkość jest mniejsza. Łatwiej sedymentuje osad rozcieńczony.

• Stężenie osadu wpływa na parametry procesu zagęszczania grawitacyjnego. Determinuje wielkość powierzchni zagęszczacza.

• Przy obliczaniu powierzchni zagęszczacza ważnym parametrem było także obciążenie hydrauliczne powierzchni zagęszczacza.

• W przeprowadzonych obliczeniach odstępstwo od pokazanych zasad sedymentacji wykazała próba nr 6. W trakcie realizacji laboratorium, osad w tej próbie praktycznie zsedymentował po bardzo krótkim czasie a dalsze zagęszczanie było ledwo zauważalne.

Przebieg zagęszczania w cylindrach (1dm³ ścieków):

Czas zagęszczania; min	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18	20	25	30	35	40	45	50	55	60	70	80	90
Nr cylindry	1	0,2	0,2	0,3	0,3	0,3	0,4	0,4	0,4	0,5	0,5	0,6	0,7	0,7	0,8	0,9	1,1	1,3	1,6	1,8	1,9	2,2	2,4	2,6	3,0	3,4
	2	0,2	0,3	0,5	0,6	0,6	0,6	0,7	0,7	0,8	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,4	1,6	1,8	2,1	2,4	2,7	2,8	3,1	3,4	3,9	4,5
	3	0,3	0,4	0,8	0,9	1,0	1,1	1,3	1,4	1,8	2,5	3,8	5,0	6,2	7,4	8,6	11,2	13,3	14,9	16,4	17,4	17,1	18,5	18,8	19,6	20,1
	4	1,1	2,1	4,4	5,7	6,8	8,1	9,1	10,2	11,1	12	13,8	15,4	16,8	18,0	18,8	20,5	21,7	22,4	23,0	23,5	23,8	24,2	24,5	25,0	25,4
	5	2,3	6,5	9,8	12,1	14,3	15,9	17,2	18,3	19,1	20,2	21,5	22,6	23,4	24,2	24,6	25,6	26,2	26,8	27,2	27,5	27,8	28,1	28,3	28,7	29,0
	6	7,3	13,1	19,5	25,0	31,5	32,0	32,5	32,7	32,9	33,1	33,3	33,4	33,6	33,8	33,9	34,0	34,1	34,2	34,3	34,4	34,5	34,6	34,6	34,6	34,6

Oznaczenie stężenia zawiesin

Nazwa próby	Objętość ml	Masa krystalizatorów g
		Mo (pusty)
Substancje rozpuszczone	„przesącz”	50
Sucha pozostałość dla cylindra nr	1	50
	2	50
	3	50
	4	50
	5	50
	6	50